1

BAB 1

PENDAHULUAN Pendahuluan

Diabetes mellitus atau kencing manis merupakan penyakit yang ditandai oleh

meningkatnya kadar gula darah. Diabetes mellitus menempati posisi ke empat sebagai penyebab

kematian manusia di dunia[1]

. Penyebabnya bisa diakibatkan produksi insulin yang kurang secara

kuantitas maupun produksinya cukup tetapi kualitasnya yang berkurang[2]

. Jika hal ini dialami

penderita, maka badan menjadi lemas karena tidak bisa memperoleh energi, tapi kadar gula

darahnya meningkat. Tubuh tidak bisa menggunakan glukosa yang ada dalam darah untuk

diubah menjadi energi yang dibutuhkan[2]

. Jika pada suatu saat tubuh tidak dapat mencukupi

kebutuhan insulin maka kelebihan gula akan masuk dalam darah serta urin[3]

.

Dalam proses perawatan pasien yang menderita penyakit gula kadar gula di dalam

tubuhnya harus selalu dipantau. Namun untuk mengambil sampel darah pasien perlu melukai

bagian tubuh pasien tersebut. Padahal penderita penyakit gula anggota tubuhnya tidak boleh

dilukai karena salah satu efek dari penyakit gula adalah tubuh menjadi lebih sulit untuk

mengeringkan luka. Bahkan pada tahap yang parah bagian tubuh yang terluka bisa membusuk.

Diperlukan metode yang bisa mengontrol kadar gula dalam tubuh tanpa melukai pasien. Salah

satunya dengan mengontrol kadar gula yang dibuang melalui urin pasien. Oleh karena itu

dibuatlah penelitian perancangan alat sederhana ini untuk mencari kandungan gula dalam urin

pasien tanpa harus merepotkan pasien. Cukup dengan meminta pasien kencing seperti biasa pada

alat yang sudah dibuat kemudian hasilnya bisa langsung dilihat pada PC.

Penelitian terkait dengan pengukuran kadar gula dalam urin telah dilakukan beberapa

peneliti. Diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Eko Satria mahasiswa jurusan fisika FMIPA

UNiversitas Andalas Padang yang melakukan pengujian dengan cara mengindera tingkat

kekeruhan specimen urin yang telah direaksikan dengan larutan benedik. Kemudian

menerjemahkan perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh fotodioda dengan

mikrokontroler AT89S51 dan menampilkan ke LCD[4]

.

Sedangkan di dalam penelitian ini kadar gula di dalam urin diperoleh dengan cara mengindera

perubahan warna sampel urin setelah direaksikan dengan larutan benedik. Perubahan warna

sampel yang diterima oleh LDR kemudian dikirim ke PC oleh PC-Link dan kemudian hasilnya

diproses danditampilkan langsung oleh PC.

LDR adalah resistor yang mempunyai nilai resitansi yang berubah sesuai dengan

intensitas cahaya tampak yang menimpanya. Elemen pada LDR terbuat dari Cadmium Sulfida

yang peka terhadap cahaya tampak. Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan nilai resistansi

fotoresistor, atau dengan kata lain sebanding dengan nilai konduktansinya[5]

. Keadaan gelap

menyebabkan nilai resistansi meningkat,sedangkan keadaan terang menyebabkan nilai resistansi

berkurang.LDR dihubungkan dengan resistor lain untuk membentuk sebuah rangkain pembagi

tegangan. Output dari rangkaian dihubungkan dengan komparator untuk mendapatkan sinyal

biner (on/off) ataupun ADC. sensor cahaya yang menggunakan LDR sebagai komponen

pengindra atau perasa mempunyai respon yang relatif lambat[5]

.

Secara umum sensor didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau

kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan.

Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi

temperatur, tekanan, gaya, medan magnet, cahaya, pergerakan dan sebagainya.

Menurut hasil penelitian skripsi Triponia Martini tahun 2012 LDR dapat digunakan sebagai

sensor warna. LDR membedakan warna berdasarkan fungsi tegangan[6]

.

2

LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis

dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.

Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang

menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang

pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna

cahaya yang berbeda pula[7]

.

Pada alat ini dipilih LED berwarna biru karena pada penelitian sebelumnya hasil scan awal dan

akhir sampel dengan lampu berwarna biru menghasilkan jarak yang lebih nampak. Sehingga

diharapkan alat lebih mampu untuk membedakan kadar gula dalam sampel dengan lebih teliti.

PC-LINK USB SMART I/O merupakan sebuah divais USB yang berfungsi sebagai

pengendali beberapa jalur input/output dan antarmuka. Contoh aplikasi PC-LINK USB SMART

I/O adalah sebagai pengendali relay/LED, membaca sinyal analog dari sensor, sebagai pembaca

kondisi saklar, penghitung pulsa counter, komunikasi dengan modul-modul via antarmuka

UART, komunikasi dengan sensor/RTC/EEPROM via antarmuka I2C®, dan lainlain. Alat ini

adalah penghubung alat/sensor dengan PC sehingga hasil scan dari alat bisa diolah dengan PC[8]

.

Daftar Pustaka

[1]http://www.artikelkesehatan99.com/13-tips-agar-terhindar-dari-penyakit-diabetes/

diakses tanggal 28 september 2014

[2] http://penyakitkencingmanis.org/ diakses 29 september 2014

[3] http://penyebabkencingmanis.com/ diakses 29 september 2014

[4] Eko Satria,2013 “Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Gula Darah non invasive berbasis

Mikrokontroller AT89S51 Dengan Mengukur Tingkat Kekeruhan Spesimen Urin

Menggunakan Sensor Fotodioda” Universitas Andalas Padang.

[5] Agung Nugroho,2010 “mekatronika”, Graha Ilmu

[6] Martini Triponia,2012 “Pembuatan Sensor Warna Sederhana Dengan Menggunakan LDR

Dan Mikrokontroler ATmega8535” Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

[7] http://rasapas.wordpress.com/2011/03/04/8/ LED (Light Emitting Dioda) diakses

31/10/2014

[8] Innovative Electronic, Manual PC Link USB Smart I/O

PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI GULA SEDERHANA DALAM URIN DENGAN

LDR DAN PC LINK USB SMART I/O

Wasis Pandu Prawira 1,2,

*, Andreas Setiawan1,2

, Made Rai Suci Santi1,2

1Progam Studi Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika

2Progam Studi Fisika Fakultas Sains dan Matematika

Universitas Kristen Satya Wacana

Jln. Diponegoro No. 52-60 Salatiga

*email : Panduprawira7@gmail.com

ABSTRAK

Diperlukan alat pemantauan kadar gula yang terus menerus pada pasien diabetes,

namun pasien tidak boleh dilukai karena luka pasien diabetes sulit sembuh. Oleh karena itu

sangat dibutuhkan alat pendeteksi gula darah sederhana yang tidak melukai pasien. Bertolak

dari hal tersebut dalam penelitian ini dibuatlah alat yang dapat memantau keadaan kadar gula

pasien diabetes tanpa melukai pasien. Urin menjadi salah satu indikasi yang dapat

menggambarkan keadaan kadar gula darah pasien. Reaksi antara gula dengan larutan benedik

akan menghasilkan perubahan warna. Dalam penelitian ini LDR dipakai sebagai sensor untuk

mengetahui ada tidaknya perubahan warna. PC link menjadi alat untuk mengkomunikasikan

informasi warna dari LDR dan PC akan memproses informasi yang didapat dari LDR, dan

menampilkan hasil deteksi gula dalam urin.

Kata kunci :benedik, perubahan warna, LDR, PC-link

PENDAHULUAN

Diabetes mellitus atau kencing manis merupakan penyakit yang ditandai oleh

meningkatnya kadar gula darah. Diabetes mellitus menempati posisi ke empat sebagai

penyebab kematian manusia di dunia[1]

. Penyebabnya bisa diakibatkan produksi insulin yang

kurang secara kuantitas maupun produksinya cukup tetapi kualitasnya yang berkurang[2]

. Jika

hal ini dialami penderita, maka badan menjadi lemas karena tidak bisa memperoleh energi,

tapi kadar gula darahnya meningkat. Tubuh tidak bisa menggunakan glukosa yang ada dalam

darah untuk diubah menjadi energi yang dibutuhkan[2]

. Jika pada suatu saat tubuh tidak dapat

mencukupi kebutuhan insulin maka kelebihan gula akan masuk dalam darah serta urin[3]

.

Dalam proses perawatan pasien yang menderita penyakit gula kadar gula di dalam

tubuhnya harus selalu dipantau. Namun untuk mengambil sampel darah pasien perlu melukai

bagian tubuh pasien tersebut. Padahal penderita penyakit gula anggota tubuhnya tidak boleh

dilukai karena salah satu efek dari penyakit gula adalah tubuh menjadi lebih sulit untuk

mengeringkan luka. Bahkan pada tahap yang parah bagian tubuh yang terluka bisa

membusuk.

Diperlukan metode yang bisa mengontrol kadar gula dalam tubuh tanpa melukai pasien.

Salah satunya dengan mengontrol kadar gula yang dibuang melalui urin pasien. Oleh karena

itu dibuatlah penelitian perancangan alat sederhana ini untuk mencari kandungan gula dalam

urin pasien tanpa harus merepotkan pasien. Cukup dengan meminta pasien kencing seperti

biasa pada alat yang sudah dibuat kemudian hasilnya bisa langsung dilihat pada PC.

Penelitian terkait dengan pengukuran kadar gula dalam urin telah dilakukan beberapa

peneliti. Diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Eko Satria mahasiswa jurusan fisika

FMIPA UNiversitas Andalas Padang yang melakukan pengujian dengan cara mengindera

tingkat kekeruhan specimen urin yang telah direaksikan dengan larutan benedik. Kemudian

menerjemahkan perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh fotodioda dengan

mikrokontroler AT89S51 dan menampilkan ke LCD[4]

.

Sedangkan di dalam penelitian ini kadar gula di dalam urin diperoleh dengan cara

mengindera perubahan warna sampel urin setelah direaksikan dengan larutan benedik.

Perubahan warna sampel yang diterima oleh LDR kemudian dikirim ke PC oleh PC-Link dan

kemudian hasilnya diproses danditampilkan langsung oleh PC.

LDR adalah resistor yang mempunyai nilai resitansi yang berubah sesuai dengan

intensitas cahaya tampak yang menimpanya. Elemen pada LDR terbuat dari Cadmium Sulfida

yang peka terhadap cahaya tampak. Intensitas cahaya berbanding terbalik dengan nilai

resistansi fotoresistor, atau dengan kata lain sebanding dengan nilai konduktansinya[5]

.

Keadaan gelap menyebabkan nilai resistansi meningkat,sedangkan keadaan terang

menyebabkan nilai resistansi berkurang.LDR dihubungkan dengan resistor lain untuk

membentuk sebuah rangkain pembagi tegangan. Output dari rangkaian dihubungkan dengan

komparator untuk mendapatkan sinyal biner (on/off) ataupun ADC. sensor cahaya yang

menggunakan LDR sebagai komponen pengindra atau perasa mempunyai respon yang relatif

lambat[5]

.

Secara umum sensor didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau

kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan.

Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik

meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan magnet, cahaya, pergerakan dan sebagainya.

Menurut hasil penelitian skripsi Triponia Martini tahun 2012 LDR dapat digunakan sebagai

sensor warna. LDR membedakan warna berdasarkan fungsi tegangan[6]

.

LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor

jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah

dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron

yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor,

doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda

menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula[7]

.

Pada alat ini dipilih LED berwarna biru karena pada penelitian sebelumnya hasil scan awal

dan akhir sampel dengan lampu berwarna biru menghasilkan jarak yang lebih nampak.

Sehingga diharapkan alat lebih mampu untuk membedakan kadar gula dalam sampel dengan

lebih teliti.

PC-LINK USB SMART I/O merupakan sebuah divais USB yang berfungsi sebagai

pengendali beberapa jalur input/output dan antarmuka. Contoh aplikasi PC-LINK USB

SMART I/O adalah sebagai pengendali relay/LED, membaca sinyal analog dari sensor,

sebagai pembaca kondisi saklar, penghitung pulsa counter, komunikasi dengan modul-modul

via antarmuka UART, komunikasi dengan sensor/RTC/EEPROM via antarmuka I2C®, dan

lainlain. Alat ini adalah penghubung alat/sensor dengan PC sehingga hasil scan dari alat bisa

diolah dengan PC[8]

.

METODOLOGI PENELITIAN

Bagan dan Cara Kerja Alat

Dari gambar 2 PC/laptop memberikan perintah melalui PC-link agar alat mulai

bekerja. Kemudian informasi yang didapatkan oleh sistem alat dikirimkan lagi ke PC/laptop

melalui PC-link. Informasi yang diperoleh PC/laptop langsung diolah dan ditampilkan oleh

PC/laptop.

Adapun desain alat penguji urin digambarkan dapat dilihat pada gambar 3. Cara kerja

alat penguji urin adalah sebagai berikut, pasien atau orang yang akan mengecek urinnya

cukup kencing seperti biasa. Urin pasien akan masuk ke dalam alat ini. Urin akan masuk ke

dalam wadah penampung(p1) dan sisanya akan tumpah dan akan terbuang melalui saluran

pembuangan. Pasien cukup menekan tombol start pada program yang dijalankan dengan PC,

dan alat akan mulai bekerja. Motor(m) akan berputar sehingga wadah p1 akan berputar dan

menumpahkan sampel urin yang di 3amping. Sampel urin kemudian akan mengalir dan

masuk ke dalam wadah penampung p2. Motor akan berputar lagi kembali ke posisi semula

untuk penggunaan alat selanjutnya (tampilan PC anda „ALAT MENCAMPUR SAMPEL

URIN ANDA‟). Pompa akan otomatis menyala sehingga akan mengalirkan larutan benedik

masuk ke dalam wadah penampung(p2) sehingga sampel urin akan bercampur dengan larutan

benedik(tampilan PC anda „ALAT SEDANG MENCAMPUR LARUTAN BENEDICT

DENGAN SAMPEL URIN‟). Kemudian alat akan melakukan scan awal keadaan campuran

larutan benedik dengan sampel urin dan melaporkannya berupa data angka(tampilan PC anda

„ALAT SEDANG MELAKUKAN SCAN AWAL‟). Pemanas akan secara otomatis menyala

selama sepuluh menit agar benedik dapat bereaksi dengan sampel(tampilan PC anda „URIN

ANDA SEDANG DIPROSES TUNGGU 10 MENIT‟). Setelah sepuluh menit alat akan

melakukan scan ulang sampel, apabila ada perbedaan antara hasil scan awal dan akhir maka

diindikasikan terdapat kandungan gula di dalam larutan. Semakin jauh perbedaan hasil scan

awal dan akhir berarti kandungan gula dalam sampel semakin tinggi.

Keterangan gambar :

1. P1 :wadah penampung sampel urin

2. m :motor, berfungsi untuk

memutar wadah penampung

urin agar tumpah menuju saluran dan

mengembalikannya lagi ke

posisi semula untuk penggunaaan alat

selanjutnya.

3. pompa :berfungsi untuk memompa larutan benedik agar keluar melalui selang

4. p2 :wadah penampung campuran

sampel urin dengan larutan benedik

5. LED :sumber cahaya 6. pemanas :untuk memanaskan

campuran larutan benedik

dengan urin agar dapat bereaksi

7. LDR :untuk menangkap perubahan

warna sampel

Gambar 3 : Alat penguji urin dengan keteranganya

HASIL DAN PEMBAHASAN

Alat kemudian diuji dengan membaca perubahan warna yang terjadi pada larutan gula

dengan berbagai macam konsentrasi. Dan table 1 merupakan data hasil pengujian alat dan

foto sampel saat pengujian dengan mengubah ubah konsentrasi gula setiap 2,5g/mL.

Tabel 1. Data hasil pengujian

No Konsentrasi

(g/mL)

Data Awal Data Akhir Selisih(∆)

Foto Nilai scan Foto Nilai scan

1 0

763

763 0

2 2,5

763

771 8

3 5

764

780 16

4 7,5

764

801 37

5 10

764

846 82

6 12,5

764

855 91

7 15

765

901 136

8 17,5

765

913 148

Dari data dalam tabel1 di atas terlihat setiap sampel dengan warna yang berbeda hasil

sca sampel juga menunjukkan angka yang berbeda. Pada data yang pertama sampel tidak

mengalami perubahan warna sehingga nilai scan awal dan akhir sampel diperoleh angka yang

sama, dengan selisih nol. Sedangkan pada data berikutnya nilai scan awal dan akhir sampel

menunjukkan adanya perubahan. Perubahan hasil scan disebabkan adanya kandungan gula di

dalam sampel. Selisih hasil scan awal dan akhir sampel sebanding dengan kadar gula di

dalam sampel. Semakin besar selisih hasil scan awal dan akhir sampel berarti kandungan gula

di dalamnya semakin tinggi.

Adapun tampilan pada PC dari program pendeteksi gula dalam urin adalah seperti

pada gambar 4. Tampilan pada PC adalah nilai intensitas awal, nilai intensitas akhir dari

pembacaan LDR dan informasi adanya indikasi adanya gula atau tidak. Apabila ada selisih

antara nilai intensitas awal dan akhir tampilan pada PC adalah “URIN ANDA

TERINDIKASI ADANYA GULA”, seperti gambar 4(a). Apabila tidak ada selisih nilai

intensitas awal dan nilai intensitas akhir maka tampilan pada PC adalah “URIN ANDA

TIDAK TERINDIKASI ADANYA GULA”, seperti gambar 4(b).

Gambar 4(a)Tampilan PC pada saat urin terindikasi adanya gula

Gambar 4(b)Tampilan PC pada saat urin tidak terindikasi adanya gula

Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahawa pembuatan alat pendeteksi kadar gula

tanpa melukai pasien dapat dibuat. LDR dapat mendeteksi perubahan warna dalam urin untuk

mengetahui ada tidaknya kandungan gula di dalam urin. Tinggi rendahnya kandungan gula

dalam urine dapat dilihat dari selisih nilai intensitas awal dan nilai intensitas akhir dari

pembacaan LDR. Semakin tinggi selisih nilai intentensitas awal dan nilai intensitas akhir dari

pembacaan LDR berarti kandungan gula dalam larutan semakin tinggi. Apabila tidak ada

selisih antara nilai intensitas awal dan nilai intensitas akhir berarti tidak ada kandungan gula

di dalam urin.

Referensi

[1]http://www.artikelkesehatan99.com/13-tips-agar-terhindar-dari-penyakit-diabetes/

diakses tanggal 28 september 2014

[2] http://penyakitkencingmanis.org/ diakses 29 september 2014

[3] http://penyebabkencingmanis.com/ diakses 29 september 2014

[4] Eko Satria,2013 “Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Gula Darah non invasive

berbasis Mikrokontroller AT89S51 Dengan Mengukur Tingkat Kekeruhan Spesimen Urin

Menggunakan Sensor Fotodioda” Universitas Andalas Padang.

[5] Agung Nugroho,2010 “mekatronika”, Graha Ilmu

[6] Martini Triponia,2012 “Pembuatan Sensor Warna Sederhana Dengan Menggunakan

LDR Dan Mikrokontroler ATmega8535” Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

[7] http://rasapas.wordpress.com/2011/03/04/8/ LED (Light Emitting Dioda) diakses

31/10/2014

[8] Innovative Electronic, Manual PC Link USB Smart I/O

[9] Tim Penyusun Fisika, 1990 “Dasar-Dasar Fisika”, Ed.1. PT Intan Pariwara

[10] F.Suryatmo, 1992 “Dasar Dasar Teknik Listrik”, PT Rineka Cipta

[11] Oktaria Widya,2010 “Rancang Bangun Pendeteksi Kadar gula Dalam Darah Secara

non Invasive Berbasis Mikrokontroler ATmega8535” Universitas Diponegoro Semarang

L

A

M

P

I

R

A

N